No.13 1101 7 相变对流传热ppt课件.ppt

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1、第七章凝结与沸腾换热1主要内容：7-1凝结传热的模式7-2膜状凝结分析解及计算关联式7-3膜状凝结的影响因素及其传热强化7-4沸腾换热现象7-5大容器沸腾传热实验关联式7-6沸腾传热的影响因素及其强化2相变换热的特点：伴随潜热释放和相变问题的提出7-1凝结换热31凝结形式膜状凝结珠状凝结gg或滴状凝结42液膜的流态无波动层流有波动层流湍流凝结液体流动也分层流和湍流，并且其判断依据仍然是Re，式中：ul为x=l处液膜层的平均流速；de为该截面处液膜层的当量直径。5如图，由热平衡，所以对水平管，用r代替上式中的l即可。而由于管径一

2、般都比较小，所以横管一般都处于层流状态对流换热量蒸汽凝结量63纯净饱和蒸汽层流膜状凝结换热的分析在下面假设的基础上，1916年，Nusselt提出的简单膜状凝结换热分析是近代膜状凝结理论和传热分析的基础。假定：1）常物性；2）蒸气静止；3）液膜的惯性力忽略；4）气液界面上无温差，即液膜温度等于饱和温度；5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热；6）液膜的过冷度忽略；7）忽略蒸汽密度；8）液膜表面平整无波动7gt(y)u(y)ThermalboundarylayersVelocityboundarylayers微元控制体边界层微分方

3、程组：对应于p.304页(5-15)，(5-16)，(5-17)下脚标l表示液相,s表示蒸汽xy83）液膜的惯性力忽略5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热7）忽略蒸汽密度只有u和t两个未知量，于是，上面方程组化简为：边界层微分方程组：两个未知数，两个方程，方程组已封闭，故略去连续性方程。9边界条件：求解上面方程可得：(1)液膜厚度定性温度：注意：r按ts确定纯净饱和蒸汽层流膜状凝结换热微分方程为：(7-1)10(2)局部对流换热系数整个竖壁的平均表面传热系数(3)修正：实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，

4、实验值比上述理论值高20％左右修正后：定性温度：注意：r按ts确定11时，惯性力项和液膜过冷度的影响均可忽略。对于倾斜壁，则用gsin代替以上各式中的g即可另外，除了对波动的修正外，其他假设也有人做了相关的研究，如当并且，(4)水平圆管努塞尔的理论分析可推广到水平圆管及球表面上的层流膜状凝结式中：下标“H”表示水平管，“S”表示球;d为水平管或球的直径。定性温度与前面的公式相同12横管与竖管的对流换热系数之比：当l/d50时，，所以冷凝器通常都采用横管的布置方案134湍流膜状凝结换热对湍流液膜，除了靠近壁面的层流底层仍依靠导

5、热来传递热量外，层流底层之外以湍流传递为主，换热大为增强对竖壁的湍流凝结换热，其沿整个壁面的平均表面传热系数计算式为：式中：hl为层流段的传热系数；ht为湍流段的传热系数；xc为层流转变为湍流时转折点的高度l为竖壁的总高度14利用上面思想，整理的整个表面的平均努塞尔数：式中：。除用壁温计算外，其余物理量的定性温度均为15(1)不凝结气体由于不凝结气体形成气膜，故：1)蒸气要扩散过气膜，形成阻力；2)气膜导致蒸气分压力降低，从而使ts降低：严重性：1%的不凝结气体能使h降低60%；5影响膜状凝结的因素16(2)蒸气流速前面的理论分析

6、忽略了蒸气流速的影响。u向上液膜增厚h；u液膜破裂hu向下液膜减薄h；u液膜破裂h(3)过热蒸气实验证实h-h’代替r即可(4)液膜过冷度及温度分布的非线形只要用r’代替计算公式中的r，即可：17(5)管子排数n排,特征长度dnd由于凝结液落下时要产生飞溅以及对液膜的冲击扰动，会使h增大。(6)管内冷凝此时换热与蒸气的流速关系很大。蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于管子上半部。流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子四周，中心为蒸气核。18强化技术：(1)利用带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄

7、；(2)使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。6.膜状凝结的强化原则和技术强化原则:尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度。19、为什么珠状凝结表面换热系数比膜状凝结表面换热系数大？答：膜状凝结换热时,沿整个壁面形成一层液膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度直接影响了热量传递。珠状凝结换热时，凝结液体不能很好的浸润壁面，仅在壁面上形成许多小液珠，此时蒸汽仅与部分壁面表面直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结换热。20主要内容：7-1凝结传热的模式7-2膜状凝结分析解及计算关联式7-3膜状凝结的影

8、响因素及其传热强化7-4沸腾换热现象7-5大容器沸腾传热实验关联式7-6沸腾传热的影响因素及其强化211生活工业生产中的例子7-4沸腾换热现象工业：电站中的水冷壁；工业锅炉中的省煤器；冰箱中氟里昂的蒸发等。生活：烧开水22a沸腾:沸腾指液体吸热后在